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La evolución de las aplicaciones: camino a los microservicios

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Publicado el 04/08/2020 por Gustavo Juan Caro

La evolución de las aplicaciones siempre ha estado estrechamente relacionada con la evolución tecnológica y las necesidades de los usuarios y las empresas.

Del mismo modo que las organizaciones empresariales evolucionan en la forma de hacer las cosas, las aplicaciones informáticas deben seguir el mismo camino para lograr su único objetivo, satisfacer dichas necesidades y servir al usuario de la forma más eficiente. Es como un ciclo que se retroalimenta constantemente:

Esta evolución ha obligado a un cambio en los sistemas, adaptando las infraestructuras que ofrecen la disponibilidad de dichos servicios y aplicaciones, de tal forma que los usuarios que los consumen lo puedan hacer de una forma más eficiente, segura y además en remoto, es decir, disponible en internet.

Un ejemplo sencillo para mostrar que adaptarse en esta evolución es obligatorio, sería una aplicación de mensajería que tiene un éxito inesperado. Es cierto que el aumento de demanda no es sino el principio del éxito, pero también puede ser el principio del fracaso si la infraestructura que soporta dicha aplicación de mensajería no está preparada para soportar tanta demanda. En este caso, la aplicación está condenada al fracaso.


Aplicación monolítica

La característica principal de estas aplicaciones es que hacen uso de una base de código única para sus servicios y funcionalidades. Es decir, la aplicación es "responsable" de todas las tareas necesarias para realizar una determinada función.

Este tipo de aplicaciones se destacan por combinar la interfaz del usuario y la capa de acceso a los datos en el mismo programa y alojarlos en la misma máquina (o nodo).

Una de las características para tener en cuenta es el llamado escalado vertical. Si el servidor que aloja la aplicación recibe un aumento en las peticiones de usuario, es posible que los recursos existentes en la máquina sean insuficientes. La única posibilidad es aumentar los recursos en dicha máquina (RAM, espacio en disco, etc.) dentro de sus límites.

Goza de una arquitectura sencilla, puesto que toda la aplicación se aloja en el mismo nodo, donde las comunicaciones entre las distintas partes de la aplicación siempre son de forma local.

Debido a su arquitectura, las interferencias entre los componentes de la aplicación son más delicadas, y un fallo en una de sus partes puede poner en evidencia toda la aplicación.

Otra desventaja, la tenemos en la complejidad de las actualizaciones, que pueden afectar a la disponibilidad de todo el sistema durante un período de tiempo durante su despliegue.

Por el simple hecho de tener una infraestructura estática y fija por años, el mantenimiento es más costoso y es más difícil evolucionar de forma eficiente a las nuevas necesidades del mercado.

En definitiva, aunque son fáciles de desarrollar, una aplicación que aglutina toda su funcionalidad no es la mejor opción si queremos aspiraciones crecimiento complejas, más usuarios, más desarrolladores, etc.


Aplicación distribuida

Su principal cometido es tener la aplicación disgregada en múltiples nodos, dando la posibilidad de que en cada nodo exista un componente de la aplicación o un mismo componente replicado en varios nodos.

Esta arquitectura es bastante más compleja y difícil de gestionar y administrar que una aplicación monolítica. De hecho, se deben utilizar numerosas herramientas que antes no eran en absoluto necesarias. Pero esta idea de tener la aplicación distribuida en varios nodos fue un punto de inflexión, que dio lugar a conceptos muy importantes y ha favorecido de forma incuestionable la existencia de aplicaciones mucho más robustas, escalables, eficientes y seguras.

Uno de los grandes conceptos que introduce este tipo de aplicaciones es el escalado horizontal. Es decir, cuando por cuestiones de demanda los recursos actuales ya no son suficientes, en vez de aumentar los recursos de un nodo (escalado vertical), lo que se hace es incrementar el número de nodos dedicados al procesamiento de ese componente demandado. Esto es una gran ventaja ya que el límite de recursos ya no será el soportado por un nodo, sino el soportado por tantos nodos como tengamos en nuestra arquitectura.

Otro gran concepto que surge, aunque todavía no de forma automática y madura, es la llamada elasticidad. Es decir, al igual que se aumentan el número de nodos dedicados para soportar un aumento de demanda, se pueden reducir si la demanda disminuye y dejarlos disponibles para otros procesos. Este concepto contribuye a un reparto de recursos más eficiente.

La seguridad y la robustez mejoran notablemente, ya que es más probable que los problemas de seguridad de un nodo sean cercados en ese nodo, no poniendo en riesgo toda la aplicación si alguno de ellos se pone en evidencia.

Otra gran ventaja con respecto a las aplicaciones monolíticas es que las actualizaciones no conllevan desplegar toda la aplicación ya que, en este caso el despliegue será a nivel de nodo. El mantenimiento es mucho más fácil y la durabilidad de la aplicación será mayor por la facilidad de adaptación a los cambios.

Todas estas características hacen que las aplicaciones distribuidas sean ideales cuando adecuar los recursos que se deben utilizar en función de la demanda sea clave.


Arquitectura SOA

Esta arquitectura fue la que insistió en la utilización de aplicaciones distribuidas y orientadas a servicios.

La idea fue hacer que esos servicios fueran independientes, y las interacciones entre ellos se hicieran bajo ciertos protocolos estandarizados de comunicación, como WSDL y SOAP.

Esta independencia hacía posible que servicios desarrollados por diferentes tecnologías, pudiesen comunicarse entre sí, sin ningún problema.

Debido a que los servicios son más independientes, cambios en ciertos componentes de la aplicación no alteraban al resto, simplemente debían seguir cumpliendo los criterios de comunicación establecidos.


Cloud Native (Cloud Computing)

La arquitectura SOA está más enfocada a la arquitectura de la aplicación. Cloud Native se enfoca más en la arquitectura del sistema que alberga, distribuye y ofrece las aplicaciones.

Este punto de vista, lo que ofrece es básicamente el uso de recursos en la nube bajo demanda automatizada. Es decir, va a existir una elasticidad gestionada de forma automática por el sistema en la infraestructura dedicada a cada una de las aplicaciones que distribuyen. Consiguiendo que el uso de los recursos sea lo más eficiente posible.

Estas infraestructuras dinámicas dedicadas hacen posible que las aplicaciones sean resilientes antes situaciones adversas, por ejemplo, por demanda extrema, errores hardware, etc.


Arquitectura de microservicios

No existe una definición formal pero básicamente es una evolución de SOA y está orientada al trabajo con servicios muy pequeños e independientes.

El objetivo es aislar los distintos componentes de una aplicación con el fin de que cada uno sea una aplicación por sí misma.

Otra de las diferencias con SOA es la comunicación entre los servicios; Ya no sería con servicios web WSDL o SOAP, sino vía HTTP con API-REST.

Muchos beneficios suelen asociarse a los Microservicios, pero tres de los más importantes son: una entrega más rápida, escalabilidad mejorada y una mayor autonomía.

Los microservicios son el facilitador de una mayor agilidad en términos de adaptación a los cambios del mercado. Su filosofía es compatible y está directamente relacionada con procesos ágiles de desarrollo: entrega continua. Es decir, el mantenimiento de la aplicación conlleva modificaciones en los microservicios, pudiendo llevar a cabo muchas subidas a producción en un corto período de tiempo de forma independiente (continuous delivery, deployment, improvement).

Esto aumenta la agilidad del software porque cada microservicio se convierte en una unidad independiente de desarrollo, implementación, operaciones, versiones, y escalamiento.

En realidad, aquí el término escalabilidad es algo ambiguo. Podría referirse, por ejemplo, a la escalabilidad del tiempo de ejecución del sistema, a su adaptabilidad (a un costo razonable), o a los cambios en el número de usuarios que acceden a él. O también podría referirse a poder aumentar el número de microservicios sin interferencias con los otros o a la capacidad del proceso de desarrollo para acomodar a muchos desarrolladores trabajando en paralelo.

Lo que está claro es que, con los microservicios la unidad a escalar es el servicio. Por tanto, cada uno de ellos son una unidad autónoma que pueden ser desarrollados, desplegados y operados por un equipo diferente. Por eso, suelen implementarse sobre contenedores: un microservicio en un nodo.

En estos casos, es de máxima importancia sincronizar una responsabilidad compartida entre el desarrollador y el sistema que lo alberga. Esta es la base de la filosofía DevOps.

La antigua filosofía introducida hace décadas por el principio "Divide y vencerás" ha sido puesta en práctica en innumerables ocasiones: en los algoritmos informáticos, en el envío de pequeños paquetes de datos en el protocolo IP, en la agrupación de las tareas en 7 capas en la arquitectura de red OSI, etc.

Es curioso como la misma filosofía se sigue adoptando en las infraestructuras tecnológicas actuales. Divide and win my friend :)



Nota. Los diagramas de las arquitecturas monolítica y de microservicios pertenecen al blog de Chris Richardson. Te animo a que lo visites para leer sus interesantes artículos.